"java并发学习之BlockingQueue实现生产者消费者详解"
BlockingQueue是Java util.concurrent包下重要的数据结构，提供了线程安全的队列访问方式。在多线程应用中，常用于生产-消费场景。BlockingQueue有多种实现，包括ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、DelayQueue、SynchronousQueue、LinkedTransferQueue、LinkedBlockingDeque等。
BlockingQueue的特点是，当队列已满时，线程将会阻塞等待直到队列非满；从阻塞队列取数据时，如果队列已空，线程将会阻塞等待直到队列非空。BlockingQueue提供了四种处理方法：抛出异常、返回true/false、阻塞和超时阻塞。
阻塞队列与普通队列的主要区别在于，当队列是空的时，从队列中获取元素的操作将会被阻塞，或者当队列是满时，往队列里添加元素的操作会被阻塞。试图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞，直到其他的线程往空的队列插入新的元素。同样，试图往已满的阻塞队列中添加新元素的线程同样也会被阻塞，直到其他的线程使队列重新变得空闲起来。
在生产者消费者模式中，BlockingQueue可以作为共享的队列，生产者不断地将元素放入队列中，而消费者则不断地从队列中取出元素。如果队列已满，生产者将被阻塞直到队列非满。如果队列为空，消费者将被阻塞直到队列非空。
BlockingQueue的应用场景非常广泛，如在多线程应用中，用于实现生产者消费者模式、消息队列、缓存等。在实际项目中，可以根据需要选取适合的BlockingQueue实现和处理方法。
通过 BlockingQueue，可以实现以下几个方面的功能：
* 线程安全的队列访问
* 生产者消费者模式的实现
* 消息队列的实现
* 缓存的实现
* 高效的数据传输
通过本文的学习，读者可以了解BlockingQueue的基本概念、特点和应用场景，并且可以掌握BlockingQueue的使用方法和实现技巧，从而更好地应用BlockingQueue在实际项目中。
2025-08-24 15:46:09
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Java实现生产者消费者问题与读者写者问题详解
Java语言在多线程编程中提供了对同步机制的良好支持，解决生产者/消费者问题的方法可分为两类：（1）采用某种机制保护生产者和消费者之间的同步；（2）在生产者和消费者之间建立一个管道。以下是 Java 实现生产者消费者问题与读者写者问题详解的知识点：
一、生产者消费者问题
生产者消费者问题是研究多线程程序时绕不开的经典问题之一，它描述是有一块缓冲区作为仓库，生产者可以将产品放入仓库，消费者则可以从仓库中取走产品。
二、解决生产者/消费者问题的方法
解决生产者/消费者问题的方法可分为两类：（1）采用某种机制保护生产者和消费者之间的同步；（2）在生产者和消费者之间建立一个管道。
三、wait() / notify()方法
wait() / notify()方法是基类Object的两个方法，也就意味着所有Java类都会拥有这两个方法，这样，我们就可以为任何对象实现同步机制。wait()方法：当缓冲区已满/空时，生产者/消费者线程停止自己的执行，放弃锁，使自己处于等待状态，让其他线程执行。notify()方法：当生产者/消费者向缓冲区放入/取出一个产品时，向其他等待的线程发出可执行的通知，同时放弃锁，使自己处于等待状态。
四、BlockingQueue阻塞队列方法
BlockingQueue阻塞队列方法提供了一个阻塞队列，可以用于生产者消费者问题的解决。
五、Semaphore方法
Semaphore方法提供了一个计数 semaphore，可以用于生产者消费者问题的解决。
六、PipedInputStream / PipedOutputStream
PipedInputStream / PipedOutputStream提供了一个管道缓冲区，可以用于生产者消费者问题的解决。
七、Java实现生产者消费者问题的实例
以下是一个使用wait() / notify()方法实现生产者消费者问题的实例：
```java
package test;
public class Hosee {
private static Integer count = 0;
private final Integer FULL = 10;
private static String LOCK = "LOCK";
class Producer implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK) {
while (count == FULL) {
try {
LOCK.wait();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
count++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生产者生产，目前总共有" + count);
LOCK.notifyAll();
}
}
}
}
class Consumer implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
synchronized (LOCK) {
while (count == 0) {
try {
LOCK.wait();
} catch (Exception e) {
TODO: handle exception
e.printStackTrace();
}
}
count--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费者消费，目前总共有" + count);
LOCK.notifyAll();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
// ...
}
}
```
八、总结
Java语言在多线程编程中提供了对同步机制的良好支持，解决生产者/消费者问题的方法可分为两类：（1）采用某种机制保护生产者和消费者之间的同步；（2）在生产者和消费者之间建立一个管道。wait() / notify()方法、BlockingQueue阻塞队列方法、Semaphore方法和PipedInputStream / PipedOutputStream等方法都是解决生产者消费者问题的有效方法。
2025-08-24 10:08:35
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Java中的生产者/消费者问题是一种典型的多线程同步问题，涉及到资源的共享和协作。在该问题中，生产者线程负责生成数据并放入共享存储区（如缓冲区），而消费者线程则负责从存储区取出数据进行处理。如果不进行有效的同步控制，可能会导致两种不期望的情况：一是缓冲区满，生产者继续生产导致数据溢出；二是缓冲区空，消费者持续等待，造成资源浪费。
为了解决这个问题，Java提供了线程同步机制，包括`synchronized`关键字、`wait()`、`notify()`和`notifyAll()`方法。在上述示例中，这些机制被巧妙地运用到`CubbyHole`类中。
`CubbyHole`类代表了共享的存储空间，包含一个`contents`变量表示当前存储的数据，以及一个`available`布尔变量表示存储空间是否可用。`get()`方法是消费者获取数据的操作，`put()`方法是生产者放入数据的操作，这两个方法都被声明为`synchronized`，这意味着同一时间只能有一个线程执行它们。
在`get()`方法中，当`available`为`false`时，表示缓冲区无数据，消费者需要等待，调用`wait()`进入等待状态。同样，在`put()`方法中，当`available`为`true`时，表示缓冲区已满，生产者也需要等待。调用`wait()`会让线程释放锁并进入等待队列。当条件满足后，`notifyAll()`方法会唤醒所有等待的线程，但只有一个线程能获得锁并继续执行，其余线程重新进入等待状态。
`Producer`和`Consumer`类分别代表生产者和消费者线程。它们都继承自`Thread`类，并重写`run()`方法来执行特定的任务。生产者在`run()`方法中调用`put()`方法放入数据，并使用`sleep()`模拟生产数据的时间延迟。消费者在`run()`方法中调用`get()`方法获取数据，循环10次。
上述代码的运行结果展示了生产者和消费者交替进行操作的过程，确保了生产者不会在缓冲区满时继续生产，消费者也不会在缓冲区为空时盲目等待。这种解决方案有效地避免了死锁问题，实现了生产者和消费者之间的协调工作。
总结来说，Java中的生产者/消费者问题的解决策略主要包括：
1. 使用`synchronized`关键字确保对共享资源的互斥访问。
2. 通过`wait()`、`notify()`和`notifyAll()`方法实现线程间的通信与协作，控制生产者和消费者的执行顺序。
3. 设计合适的数据结构（如`CubbyHole`）来表示共享资源，以及相关的状态标志（如`available`）来判断资源是否可用。
通过这种方式，我们可以在多线程环境中有效地管理和共享资源，提高程序的并发性和效率。
2025-08-24 09:18:07
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本程序模拟实现了“生产者-消费者”问题的解决过程，用图形界面动态演示了P、V操作过程以及生产者、消费者进程之间的工作流程。
本程序使用的算法是典型的P、V操作使用信号量解决“生产者-消费者”问题。
本程序在界面上使用了Java的swing接口函数，用矩形条表示生产者进程中待生产的产品，并设置了三个分区分别表示生产者进程待生产的产品、公共缓冲池中已生产的产品和消费者进程已消费的产品，以动画的效果动态演示了待生产产品变成消费者进程中已消费产品的过程，以及在这一过程中生产者进程和消费者进程协调工作的过程。
在程序运行过程中使用了两个生产者线程和两个消费者线程并发工作，并使用了线程随机休眠的策略，
2021-11-25 22:12:49
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界面化模拟生产者消费者模式，生产者生产数据数量和消费者消费数据数量可自定义输入，仓库内最大数量和最小剩余量以及生产者每次生产数量和消费者每次消费数量都可以自定义输入
2021-11-24 16:06:41
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作业二:生产者消费者问题。
要求:
(1)生产者与消费者均为独立的线程。
(2)生产者与消费者之间有条不紊的协作进行数据的生产和消费。
2021-08-24 09:15:53
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